прочность грунтов

Прочность грунтов

Физические представления. При изучении конструкционных мате­риалов под прочностью обычно понимают такое предельное значе­ние напряжения сжатия или растяжения, после достижения которого материал теряет свою сплошность, в нем образуются трещины отрыва или сдвига и он распадается на части или отдельные куски. Этот процесс называют хрупким разрушением. Естественно, что хрупкое разрушение материала может происходить и при сложном напряженном состоянии, однако оно всегда сопровождается об­разованием трещин отрыва или сдвига. Такой характер разрушения свойствен, например, образцам прочных скальных грунтов.

В некоторых случаях (битум, лед, образцы мерзлых глинистых грунтов) предельные нагрузки, характеризующие потерю прочно­сти, вызывают неограниченное пластическое деформирование мате­риала без видимого нарушения сплошности, переходящее в течение. Образцы таких материалов, нагружаемые по схеме одноосного сжатия, приобретают характерную бочкообразную форму.

Особенности разрушения материалов (хрупкое или пластичес­кое) зависят не только от преобладающих в них структурных связей, но и от скорости нагружения. Многие материалы, которым в обыч­ных условиях свойственно пластическое разрушение, при быстром возрастании нагрузок могут разрушаться хрупко.

Таким образом, под прочностью в широком смысле слова под­разумевают свойства материала сопротивляться разрушению или развитию больших пластических деформаций, приводящих к недо­пустимым искажениям формы тела. До настоящего времени в физи­ке не разработана единая теория прочности, и для различных мате­риалов используются те теории, которые показывают наилучшее соответствие результатам экспериментов.

Применительно к песчаным грунтам еще в 1773 г. французским ученым Ш. Кулоном было экспериментально установлено, что их разрушение происходит за счет сдвига одной части грунта по дру­гой. Сопротивление сдвигу песчаных и крупнообломочных грунтов возникает в основном в результате трения между перемещающими­ся частицами и зацепления их друг за друга. Сопротивление рас­тяжению в этих грунтах практически отсутствует, поэтому часто песчаные и крупнообломочные грунты называются сыпучими.

Такая же концепция прочности (разрушение за счет сдвига) была позже распространена и на пылевато-глинистые грунты. Однако процесс разрушения в них развивается значительно сложнее. Имеющиеся в них во­дно-коллоидные и цементаци­онные связи обеспечивают пылевато-глинистым грунтам не­которое сопротивление растя­жению. Эти грунты часто на­зывают связными